两块磁铁之间的磁力靠什么粒子来传递?

用户6534293489481


两块磁铁之间靠磁力传递相互作用,磁力属于电磁力,电磁力的媒介粒子是光子。因此,两块磁铁之间的磁力是靠光子传递的,更准确来说是虚光子。

在经典场论中,两块磁铁虽然没有直接接触,但是磁铁周围存在磁场,它们之间是直接靠电磁场进行相互作用的。电磁场拥有能量、质量和动量。在量子场论中,科学家们认为电磁力是由虚光子的交换产生的。


那什么是虚光子?

根据量子力学的表述,真空并不是虚无的,整个空间中充满了能量涨落。因为真空中无时无刻不在产生虚粒子对,虚粒子仅存在很短的时间就会发生湮灭,而真空中的能量涨落就是由此产生的。真空中存在的这种由量子效应产生的能量被称之为真空零点能。


虚粒子是不能够被观测到,但它事实上是存在的,并且能够产生一些物理效应。受真空中的量子涨落影响,两个处于真空中的平行电容板之间就存在相互吸引力,这被称之为卡西米尔效应。实验测算,在10纳米的间隙上,卡西米尔效应大约能产生一个标准大气压的压力。

电磁场源于电荷,在电荷的激发下就会产生虚光子,虚光子是不可以被直接观测到的光子。虚光子具有能量和动量,电磁力本质上就是虚光子的交换。通过虚光子的交换,能量及动量也就发生了转移。



宇宙空间中充满了电磁场,电磁波就是在电磁场中传播的波动能量。光本身就是电磁波,光具有波粒二象性,因此电磁波也可以看成光子,不过这里是实光子,而不是虚光子。

前面已经说过了,虚粒子存在的时间极短,是不能够被观测到的,虚光子也是虚粒子,因此虚光子也是不能够被观测到的。此外,即使是实光子,人眼也只能看见可见光波段,余下的波段都是人肉眼不可见的。


除了电磁力,自然界中的其它三种力也是靠交换粒子产生的

在自然界中一共存在4种基本力,它们是:电磁力、强核力、弱核力、引力。

在规范场论的标准模型中,电磁力是靠光子传递的;强核力则是依靠胶子传递的;弱核力是靠W及Z玻色子传递的;引力理论上是靠引力子传递的。

根据理论,这4种基本力产生于同一机制,后来逐渐分化。目前电磁力和弱核力已经完美的统一了,强核力也已经纳入了统一的框架,就只剩下引力了。未来究竟走向何方,还未可知。

电磁力属于第2强的力(最强的是强核力),和引力一样同属于长程力。它是日常生活中最常见的,也是我们研究的最透彻的一种基本力。比如摩擦力、弹力、分子力等,它们本质上都属于电磁力。

强核力和弱核力,听名字就知道了,它们的作用效果仅局限于原子核内,出了原子核基本上就没它俩的事了。

下图是4种基本力的比较

总结

上述观点就是目前主流科学家关于电磁力本质的前沿解释了。

虽然理论上电磁力是靠交换虚光子产生的,不过目前暂时还无法观测到,这些虚粒子暂时可以看做理论中假想存在的粒子,但由其产生的效应是确实存在的。至于为什么是这样的,我们暂时还不知道,有待更深入的研究。


科学探索菌


磁铁的磁力属于静磁力,也是电磁力的一种极限存在形式。所以说两块磁铁之间是通过交换光子来实现磁力的传递的。

看到这个结论很多同学可能会觉得不可思议,磁场要考光子传递力,为何我们使用两块磁铁相互作用时没有看到光线呢?

注意,这里所述的光子都是虚光子,并非真实的光子!而多数传递电磁力的光子都是虚光子!何为虚光子,就是说不可直接观测的光子,所以我们看不见它们。粒子传递力的作用,就好比是湖面上有两个船甲乙。甲船给乙船跑过去一个铅球,甲船收到铅球的反作用力,产生了一个推力;而乙船接到铅球后,也会收到铅球的一个推力,所以这么看好像甲乙两船之间产生了一个反向的相互作用力,而传递力的粒子就是这个铅球。

如果把甲乙两个船看成两个磁铁,那么铅球换成没有质量的虚光子,那么就是这个不可见的虚光子在两个磁铁之间传递了静磁力。


科学探秘频道


磁铁是以电磁作用力来传递能量的,电磁作用力是人类迄今发现的四种作用力之一,是目前研究最透彻,日常生活中最常见的力。

有人看到两块磁铁能够相互吸引,就很直观的想起了万有引力,认为这是引力作用,其实则完全是错误的。引力的本质是质量对时空的扭曲,而电磁作用力的本质是物体之间的电荷,通过带电粒子与电磁场相互作用产生的力场。

我们在日常生活中看到的所有力的现象,几乎都是电磁作用力。如电力、摩擦力、弹性力、机械力等,声波也是一种机械波,因此也属于电磁作用力的表现。

磁铁由于其原子内部结构比较特殊,本身就具有磁矩,产生磁场,并且可以进行电磁转换,因此磁铁相互吸引也是电磁力的一种表现。

电磁力的传递媒介是光子。

这些光量子通过电磁场而传递能量,传递的方式是电磁波,具有波粒二象性,是相同且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波,是以波动的形式传播的电磁场。

电磁相互作用力是四种力里面第二强力,如果把强相互作用力的强度比作1,那么电磁相互作用力的强度就是1/137,弱力的强度就是10^-13,引力的强度就是10^-39。

可见引力是一种最弱的力,与强力和电磁力的强度相差若干亿亿亿倍。

但引力和电磁力都是长程力,作用距离最长,理论上无限远,但都与距离成反比。这两种力还有一个共同点就是都主要表现在宏观中,引力更多的表现在天体运行,而电磁力则表现在人类能够看到的各种现象中。

强力弱力则表现在我们平时看不到的微观世界,强力主要作用于中子和质子间,弱力作用距离更短,只在夸克、电子、中微子等层面起作用。

这些力的传递媒介只有电磁力和强力、弱力比较清楚。

前面说了电磁力是靠光量子传递,但各位不要误会光量子就一定会发光,光有可见光和不可见光,不可见光以无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线的形式传递。

传递强力的媒介为胶子,传递弱力的媒介为费米子或玻色子。

引力的传递媒介还没有定论,量子力学认为引力是由引力子传递,但还只是一种猜想,没有证据证明。

目前人类发现的所有现象都属于这四种基本作用力的范畴,而电磁作用力是人类目前研究最透彻的力,其规律早就在麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式中得到诠释。

就是这样,欢迎讨论。

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时空通讯


宇宙基本作用力统一为“冲气以为和”,空间是充满“以太”的流体环境,两个物体在流体中运动,同向运动相吸,逆向运动相斥,万有引力、磁力、强核力、弱核力都是物体在流体中运动产生的相互作用力。自转的物体在流体中运动还会产生公自转偏向力,使物体产生公转现象或产生物质波现象,公自转偏向力是宇宙的第五基本力。

在四氧化三铁结构中铁离子处于2价与3价的变化之中,有一个电子一直围绕着这三个铁离子做圆周运动。相邻的两个电子在空间流体环境中运动,同向运动相吸,逆向运动相斥,产生了磁场。


太上邪神


这个很好用排除法来作答,自然界主要有4种基本作用力,它们分别是电磁相互作用力、强相互作用力、弱相互作用力、引力。

首先这两块磁块不是通过引力、弱力来传递的,因为弱力是只与原子的放射性有关的,其次不可能是引力的原因是,虽然磁块有质量,但是质量很低,引力只是起到了很微小的作用。

最后不是强力,强力是短程力,有多短呢,就是仅作用于原子核中,我们知道原子核只占原子总体积很小很小的部分,所以不是强力。

最终就只剩下电磁力了,答案就是电磁力。

电磁相互作用力是平时生活中最常见的一种力,在生活中见到的力,除了引力就是电磁力了,比如弹力、摩擦力等等各种力,其本质其实就是电磁力。

电磁力是用什么东西来传递的呢,量子电动力学是这样解释的,通过发射和吸收光子来传递电磁力,所以光子是一切电磁力传递的媒介。

个人的浅见,你们有什么要补充说明的嘛?


科学船坞


其实说白了,这个问题是在问四大作用力中的“电磁力”到底是咋回事?


凡事如果一直问“为什么”总是可以问个无限循环下去的,我就来说说,关于电磁力,目前科学家研究到什么一个程度?


我们从桌子能立在地面上说起,我们上学时,老师会说这是因为桌子受到了支持力,支持力和重力平衡了。

那么问题来了,为什么地面会给予支持力?当时我们是不知道,老师也不会教?

我们再回首四大作用力:引力,电磁力,弱力,强力。支持力肯定是其中一款,引力是物体之间的吸引力,所以不可能;弱力和衰变有关,所以也不可能;强力是原子核内的作用力,也不可能。所以其实这个支持力只能是电磁力。也就是说磁铁互相吸引和支持力其实是一个类型的力。

那我们来继续说,什么是电磁力?你地面的支持力和桌子的压力是一对作用力和反作用力,地面受到一个微小形变,而产生了支持力。

为什么微小形变会产生作用力?

我们可以把桌子和地面可以看成两团电荷,之间的电磁排斥作用宏观体现为压力与支持力。

为什么会有电磁相互作用?

科学家发现了世界上存在着正负两种电荷,存在着摩擦起电,磁针偏转等现象。麦克斯韦方程组能很好地描述电磁相互作用。更进一步,量子场论(Quantum Field Theory)的观点告诉我们,力的作用不是超距的,所有的相互作用都是两个物体交换一个媒介粒子而发生的,电磁力实际上就是交换光子。我们有了新的观点,不再说电磁力了(事实上在分析力学的框架建立之后,"力"就不再是我们主要讨论的内容了),但这只是观点上的革新,交换光子和电磁相互作用指的还是同一件事。

你依然可以继续问,为什么自然界里可以交换光子?我们不知道。这需要更深层的物理。

其实“存在四种相互作用”是一个很原始很基础的描述,这是经过了大量的经验归纳之后才总结出来的,暂时,没有比这还基础的知识,能用来解释它了。


钟铭聊科学


答:电磁相互作用的传递粒子是光子,但这里不是一般的光子,而是不可直接观测的虚光子。


目前人类已发现四种相互作用,其中电磁力描述的是电荷之间的相互作用,在日常生活中,我们能接触到的真实力,除重力外,其他的本质上都是电磁力;比如拉力、弹力、摩擦力、支撑力等等。

在量子场论中,描述每种相互作用都有传递粒子,比如强力的传递粒子是胶子,弱力的传递粒子是w玻色子和z玻色子,引力的传递粒子是引力子(引力子还未被证实),而电磁力的传递粒子是光子。

我们知道,光子就是电磁波,电磁波的频率波段有非常宽的范围,可见光(400nm~760nm)只是非常狭小的一个波段。

我们人眼只看感知可见光波段的光子,实验仪器可以检测出所有波段的光子;但是电磁相互作用的传递粒子,并非一般的光子,而是“虚光子”,虚光子不能直接观测到。


由于量子力学中的不确定性原理,虚光子具有动量和质量的不确定度,虚光子存在的时间极短,而且虚光子不满足相对论能量三角形。

虚光子的概念比较难理解,它的性质很多时候和实光子相似,比如没有静止质量,始终以光速运行等等。


或许可以把虚光子看成一种数学处理的结果,在数学描述上虚光子比实光子多了一个虚数单位“i”,在处理过程中虚光子和实光子遵循一样的法则,但是最终在计算可观察量时,虚光子就会自动消失。

就好比我们在使用复变函数,来计算一些实积分时,积分路径虽然通过了复平面,但是最终的积分结果,虚数单位“i”会自动消失,最终得到一个实数值。


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艾伯史密斯


这个问题其实本质上是在问电磁力之间的介质粒子。

电磁力

人人都知道四大基本相互力:引力,电磁作用力,强作用力,弱作用力。

为什么说是四大基本力呢?因为目前我们所有的作用力都可以划分到这四种力之中,很多人自认为对电磁力很了解,那么电磁力就只是指电和磁之间的作用力吗?

你认为弹力,摩擦力属于什么力呢?没有它们本质上都是电磁力!其实电磁作用本质上就是指带电粒子与电磁场的相互作用以及带电粒子通过电磁场传递的相互作用。

电磁作用力靠什么传递?

四大基本相互作用已经全部发现,可以说如果能将这四大力完全了解,那么在一定程度上意味着人类科技向前迈出了一大步。

在了解这四大力的时候,人们一直在思考这四大力是靠什么传递的?通过不断研究发现强相互作用靠胶子传递,弱相互作用靠费米子或玻色子传递,而电磁相互作用则是靠光子传递!

注意这里的光子并不是指通常意义上的光子,而是指虚光子,因此磁铁之间的感光纸是无法探测到虚光子的。


科学认识论


您能认识到是粒子来传递磁铁间的力说明您对于现代物理尤其是现代量子力学理论还是有一定了解的。按照量子理论,自然界一共有两种基本粒子,波色子和费米子,波色子用来传递力的作用,如光子、介子。费米子是构成物质的,比如电子、夸克。自然界一共存在四种基本的相互作用:强相互作用,这是存在于原子核尺度上的力,它把原子核紧紧束缚在一起,强相互作用通过胶子来传递力;弱相互作用,同样存在于原子核尺度上,是造成衰变的力,靠中间波色子来传递力的作用;电磁相互作用,这是比较常见的力,靠交换光子来传递力的作用,两块磁铁间的力属于电磁力,可以把光子比做皮球,两块磁铁比做水面平行运动的小船上的人,当两艘小船的人把皮球你扔给我,我扔给你的时候,两艘小船自然就会分开,这便是斥力,当两艘小船的人把皮球扔向两侧的岸上时,两个小船自然会凑在一起,这便是吸引力;除了这三个基本作用外,还有一种万有引力,但至今仍没找到传递万有引力的“引力子”。希望我的回答对您有所帮助。


别来无恙140943356


两块磁铁之间的磁力靠什么粒子来传递?

要来分析这个问题,我们首先来了解下两块磁铁之间的磁力是属于什么力,那样才能去了解这种力是通过什么方式来传播的!

一、引力

引力是长程力,它是中基本作用力中最小的那个,但在天体相互作用中,引力则是最普遍的作用力!引力子是被认为用来传输引力的,但迄今为止仍然在猜测中,或者我们暂时也可以认为这是错误的,毕竟都没有获得公认,在量子力学中,引力子的定义是:一个自旋为2、质量为零的玻色子!

二、电磁力

为什么将磁和电统一了为电磁力,因为这两者是统一互相可以转换的,与引力一样,电磁力也属于长程力,而这个对于我们日常工作与生活帮助最大,几乎所有的电动设备都是这个作用力在起着作用!而实现它作用力的媒介粒子就是光子,因为这离不开电磁波,而整个电磁波段其实就是光的不同波段而已,有的我们能看到,有的则看不到,而磁力就是我们看不见的那一类!

三、弱相互作用力

弱相互作用靠费米子或玻色子传递的,它是四种作用力中第二弱、作用距离最短的一种力。它仅仅只作用于电子、夸克层子、中微子等费米子,并制约放射性等作用!

四,强相互作用力

质子与中子之间的核力即为强相互作用力,强相互作用力是四种基本力中最强的,但它的作用距离很短!传递强作用力的是胶子!

传说中的水滴就是强作用力材料制成的表面,无限细腻,强度也许除了夸克星物质外就它了,但这只是停留在科幻小说中,希望我们未来也能制造出这种材料!


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